第5章
调制与解调电路

5.1 调制和解调概述

99 调制和解调

在有线电通信系统中，为了在一对导线上传送多路信号或在无线电通信中利用天线将信号发射出去，都必须对信号进行调制。在接收端为了得到原来的信号，又要进行解调。所谓调制是指在发送端利用要传送的低频信号去控制高频信号（载波）的某一个参数，使高频信号按低频信号的规律而变化的过程。按低频信号去控制载波信号的不同参数，可分为幅度调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）三种基本类型。按调制信号的不同，可分为模拟信号调制和数字信号调制两大类。按调制信号去调制脉冲波的不同参数，可分为脉冲振幅调制（PAM）、脉冲宽度调制（PWM）、脉冲相位调制（PPM）及脉冲频率调制（PFM），这些类型的调制统称为脉冲调制。

将调制信号从已调波中分离出来的过程称解调或检波，它是调制的逆过程。

100 载波和已调波

用以载送调制信号（即待传输的低频信号）而尚未调制的高频电信号称为载波。经过调制后的载波信号称为已调波，它具有调制信号的特征。工业电子技术中的调制和解调，其载波信号多为频率不太高的脉冲波，而无线电技术中则多为频率甚高（可达几百千赫至几百兆赫）的正弦波。

5.2 幅度调制和解调电路

101 调幅电路

调幅是用低频调制信号去控制高频载波的振幅，使其按调制信号的规律而变化。按产生的调幅波的频谱构成不同，振幅调制又分为普通调幅（AM）、双边带振幅调制（DSB AM）、单边带振幅调制（SSB AM）。设载波信号为 u _c = U _cm cos ω _c t ，调制信号为 u _Ω = U _Ωm cos Ωt ，通常 ω _c ＞＞ ω _Ω ，三种调幅波特性见表4.5-1。

按输出功率高低，调幅电路可分为低电平调幅和高电平调幅电路。低电平调幅电路已调波功率小，必须对其放大，才能取得所需的发射功率。双边带振幅调制和单边带振幅调制一般采用低电平调幅电路。常用电路有二极管桥式和环式调制器，开关电容调制器，模拟乘法器调制器等。图4.5-1是用模拟乘法器构成的抑载双边带调幅电路（又称平衡调幅电路）。与分立元件的调幅器相比，这种电路调试简单，稳定度高，调制线性好。

高电平调幅电路，可以直接产生满足发射机输出要求的已调波。发送普通调幅波的无线电广播电台一般都采用这种电路。根据调制信号所控制的电极不同，调幅可分为基极调幅、发射极调幅、集电极调幅和双重调幅等几种。图4.5-2是两级集电极双重调幅电路，这种电路可改善调制线性。

102 幅度解调电路

常用的有包络检波及同步检波。包络检波只适用于普通调幅波的解调，同步检波既适用于双边带和单边带调制信号的解调，也可用于普通调幅波的解调。

（1）包络检波 包络检波有小信号二极管平方律检波，多用于测量仪表，它的调幅信号约为几十毫伏或更小。用得较为广泛的是大信号二极管峰值包络检波，已调波幅度大于0.5V，电路简单，性能较好。另外，当高频信号源电路处于直流高电位时，则必须使用并联检波器。若为了获得检波增益，还可采用平均值包络检波，它可由三极管或集成运放构成。图4.5-3为大信号二极管峰值包络线检波电路，它由信号源、二极管和 RC 网络串联组成。

（2）同步检波电路 由于双边带和单边带信号的包络线并不能直接反映调制信号的变化规律，因此不能采用包络线检波器解调，而要用同步检波电路。实现方法有两种：1）由二极管构成平衡同步检波电路；2）采用模拟乘法器构成电路，称为乘积型检波电路。图4.5-4中 u _i 为已调波电压； u _c 为插入载频（或称恢复载频）电压，作为参考电压，其相位、频率与信号载波严格同步，故称同步检波。平衡同步检波要求 U _c >> U _i 。

5.3 频率调制和解调电路

103 调频电路

用调制信号控制载波的瞬时频率，输出调频波。具体电路有：

（1）直接调频电路 这种电路直接用调制电压控制振荡回路的某个元件参数，实现调频。它具有原理简单、频偏较大，但频率稳定度较低的特点。常用通过调制信号控制变容二极管的反向偏压，以改变它在谐振回路中的参数 C _j 。图4.5-5是利用这种原理设计的中心频率为90MHz部分接入直接调频电路。此外，也可以晶体管振荡器、压控振荡器、负阻振荡器为基础进行直接调频。

（2）间接调频电路 方框原理如图4.5-6，由于调制信号 u _Ω 经积分后对载波调相以产生调频波，而不对振荡器直接进行调制，故这种电路产生的调频波的中心频率有很高的准确度和稳定度。

104 频率解调电路

常称为鉴频器或频率检波电路，用来从调频波中还原调制信号。实现频率解调的方法有：1）将等幅调频波变换成幅度与频率成正比的调幅—调频波，再经振幅检波器获得原调制信号。斜率鉴频器是用这种方法实现鉴频的，图4.5-7是其典型电路，称为平衡斜率鉴频器。当 u _i 的瞬时频率提高时， U _1m 增大、 U _2m 减小；而 u _i 瞬时频率降低时， U _1m 减小， U _2m 增大。 u ₁ 、 u ₂ 经检波后， u _o 输出的波形为原调制信号波形。图4.5-8是该电路的工作过程波形。2）将调频波变换成相位与瞬时频率成正比的调相一调频波，再由相位检波器检出原调制信号。这类鉴相电路多用于电视伴音电路，图4.5-9就是用这种方法的乘积型相位鉴频电路的框图。

此外还有脉冲计数式鉴频器和利用门电路或锁相环的鉴频电路。

5.4 相位调制和解调电路

105 相位调制电路

能使载波信号的瞬时相位随调制信号的规律变化。主要方法如下。

（1）可变移相法 让载波信号通过可控相移网络实现调相，典型电路如图4.5-10，使用三级变容二极管压控谐振回路是为了能获得更大的线性相移。

（2）可变移时法 让载波信号通过可控时延网络实现调相。对脉冲波进行可控时延的脉冲调相电路如图4.5-11，优点是具有较大线性相移，广泛用于调频广播发射机中。

106 相位解调电路

也常称为相位检波电路或鉴相器。用模拟乘法器构成的鉴相电路如图4.5-12，乘法器的两个输入端分别输入调相波和载波，经 R _φ 、 C _φ 组成的低通滤波器后输出电压正比于两个输入信号相位差的低频调制信号。图中的 U _{x os} 、 U _{y os} 为输入乘法器的补偿电压。此外，也可用锁相环组成鉴相电路。

5.5 脉冲调制和解调电路

107 脉冲宽度调制和解调

用连续变化的低频调制信号调制序列脉冲波的宽度称脉冲宽度调制，调制前后的脉冲信号频率不变。用电压比较器构成的脉冲宽度调制器及工作波形见图4.5-13。BG330产生的三角波与调制信号进行比较后，输出脉宽调制信号。

脉宽调制信号的解调通常只要通过低通滤波器滤波就能实现。

108 脉冲幅度调制和解调

是广泛应用于调制式直流放大器及控制系统的相敏功率放大器中的一种技术。这种调制方式的典型电路及工作波形见图4.5-14。极性相反的两个载波信号 u _A 、 u _B 控制V ₁ 、V ₂ 的轮流导通，使调制信号 u _Ω 交替接入运放的反相和同相输入端，输出脉冲平衡调幅波。

脉冲平衡解调的典型电路及工作波形如图4.5-15。调制波 u _i 经缓冲器A ₁ 输入，A ₂ 为反相器，载波 u _A 、 u _B 使V ₁ 、V ₂ 轮流导通，运放A ₃ 交替输入 u _i 或 -u _i ，输出解调信号。